又要到了过敏的季节,过敏反应是怎么一回事?

我们的灵长类祖先属于毒蛇的猎物而非掠食者,毫不意外地对毒液没有抵抗力。但是有少许证据指出,由于我们具备了适应性免疫系统,所以能获得某种程度的抗毒能力。然而很不幸地,也因为相同的系统,让我们对通常无害的毒液(例如蜜蜂的毒素)产生过敏反应,有时会因此死亡。

又要到了过敏的季节,过敏反应是怎么一回事?

没有人真的知道我们为什么会有过敏反应,科学家对于这个免疫之谜已经争论了数百年。

你可以把过敏反应想成免疫系统反应过头的状态。

过敏的定义是「免疫反应太过敏锐」(hypersensitive immune response)。让人过敏的东西是过敏原,任何东西都有可能是过敏原,只要它能被身体里制造抗体的系统辨认出来就行了。

在你首次接触到过敏原时,并不会引发过敏反应,这时你的免疫系统正在对过敏原留下印象,好在下次遇到时能够记起来。当过敏原再次出现,你的免疫系统便抓狂了,尽责地送出大量抗体。但是因为某种原因,有些抗原会让身体送出免疫球蛋白E(IgE),而不是更普通的免疫球蛋白G(IgG)。

又要到了过敏的季节,过敏反应是怎么一回事?

IgE抗体的结构

造成过敏反应的IgE免疫球蛋白有什么用?

IgE本身有点麻烦,它们只占全身所有抗体的百分之0.001是有原因的,因为它们会刺激组织胺和其他发炎物质的大量释放,造成全身性过敏反应(anaphylaxis)。过敏反应如果能让血压下降,那就是有益的,但是如果让心跳停止,可是会要人命的。

由于IgE很容易就引起麻烦,科学家一直想要了解这种免疫球蛋白在免疫系统中的功用。怪的地方就在它看起来没有什么好处,只会引起过敏,有两到三成的人曾发生过敏。能解释IgE由来的证据并不多,对免疫学家而言这还是未解之谜。

为什么会有一种弊多于利的抗体?

在人类演化史的某个阶段,IgE应该有些功用,不然持续引发过敏所付出的代价,应该会让这种抗体消失。有些人认为IgE的功用是对抗寄生物,而现在我们周遭满满的洗手乳和抗生素,让IgE没了对手,所以我们只能在它功能失调时才注意到它的存在。

有些证据支持这个理论,但这个理论认为过敏只是IgE的副作用而非目的,可是无法解释为何有些成分更容易引起过敏反应。我们抵抗寄生物的手段怎么会那么差劲,居然把花粉、食物、药物、毒液和金属误认为寄生物?其他科学家则认为,这些恼人的抗体可能还有其他有趣的用途:

对抗有毒物质,包括毒液。

毒素理论:

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演化生物学家Margie Profet

「毒素理论」最早是由一位特别的科学家玛吉.普罗菲特(Margie Profet)在一九九一年提出。虽然她有物理、数学和哲学学位,不过她让免疫学界震惊的是对过敏的激进想法:过敏演化出来有其道理,而不是其他程序的副作用。她解释:

「在演化的过程中,过敏持续存在。过敏耗费了大量成本,这意味着过敏是一种因调节而得到的能力,这种能力显然是值得的。如是观之,把过敏当成免疫上的缺陷是不正确的。」、

「过敏反应由一些特别的机制集合而成,显然这是一种调节而得的反应。这些机制精确、经济、有效率且复杂,目的就是要造成过敏。」

毒素理论包含了四大论点:

首先,毒素无所不在而且会造成严重的伤害,这当然会成为演化驱力。如果毒素常见且造成的伤害又大,那么我们的身体会发展出对抗毒素的方式,是非常合理的。除此之外,普罗菲特指出,大部分的毒素会造成急性伤害与长期伤害,例如许多毒素会刺激突变,进而引发癌症。

第二,我们知道毒素具备的生理活性会引起过敏反应。例如许多毒素会和血清蛋白形成共价键,这通常会引发过敏。

第三,绝大多数的过敏原,如果本身不是有毒物质,就是接上了其他较小毒素分子的携带蛋白。举例来说,毒液本身及其中所含的物质都是剧毒,但有些乍看之下不会造成伤害的抗原也能携带毒素,例如干草可以携带由真菌产生的黄曲毒素(aflatoxin),这种毒素会引发急性肝衰竭。

最后,毒素理论指出,过敏症状可以解释成帮助缓解中毒状况的方式。如果身体利用IgE来调整对毒素的反应,那么过敏症状应该是有利的。事实上,呕吐、喷嚏和咳嗽都有助于排出毒素,血压降低能减缓毒素在体内散播的

首先,毒素无所不在而且会造成严重的伤害,这当然会成为演化驱力。如果毒素常见且造成的伤害又大,那么我们的身体会发展出对抗毒素的方式,是非常合理的。除此之外,普罗菲特指出,大部分的毒素会造成急性伤害与长期伤害,例如许多毒素会刺激突变,进而引发癌症。

第二,我们知道毒素具备的生理活性会引起过敏反应。例如许多毒素会和血清蛋白形成共价键,这通常会引发过敏。

第三,绝大多数的过敏原,如果本身不是有毒物质,就是接上了其他较小毒素分子的携带蛋白。举例来说,毒液本身及其中所含的物质都是剧毒,但有些乍看之下不会造成伤害的抗原也能携带毒素,例如干草可以携带由真菌产生的黄曲毒素(aflatoxin),这种毒素会引发急性肝衰竭。

最后,毒素理论指出,过敏症状可以解释成帮助缓解中毒状况的方式。如果身体利用IgE来调整对毒素的反应,那么过敏症状应该是有利的。事实上,呕吐、喷嚏和咳嗽都有助于排出毒素,血压降低能减缓毒素在体内散播的速度。就算是在过敏反应中释放肝素这种抗凝血物质,都可以解释成在对抗多种毒液的凝血作用。

又要到了过敏的季节,过敏反应是怎么一回事?

中毒了?这时候给他一个牵制,挡住这波攻击

根据普罗菲特的说法,过敏是适应性免疫系统对抗毒素(包括毒液)最后的奋力一挡。每次接触到同一种过敏原,过敏就变得更加严重,这并非免疫系统发生错误,而是这种反应的重点。因为同一种毒素倘若多次接触,伤害便会累积。

换句话说,如果你接触到某种毒素的次数越多,下次就越需要更快排除。

这个说法并不是说现在的各种过敏反应不会造成困扰,每年用来治疗流鼻水、眼睛红肿、干草热的医药费用高达数十亿美元,这些过敏症状由各式各样的物质引发。毒素理论的支持者认为,如果只注意这些麻烦,会让人忽略了全貌。他们指出,过敏被视为麻烦,这是因为我们不了解这种反应经常帮我们擦屁股。

普罗菲特的毒素理论在一九九三年为她赢得麦克阿瑟基金会(MacArthur Foundation)的「天才奖」(genius grant),但时至今日,科学社群还是无法完全接受。科学家一直说,是因为没有实验证据支持这个理论。

有些人(包括普罗菲特)指出,受过敏所苦的人比较不容易得到癌症,可能是因为过敏反应排除了致癌物,但这并非明确的证据。毕竟反应过头的免疫系统会随时警惕、啥都攻击,当然也会更警觉地攻击癌症。如果毒素理论被证明是对的,那么过敏反应就应该有些特别的益处。

毒素理论有哪些实验证据?

普罗菲特激进的看法在二十年后才有实验证据支持。二○一三年,科学家指出用少量的蜜蜂毒液引发过敏,有助于小鼠对抗后来承受致死的毒液剂量。

最有说服力的证据在于用基因工程改造小鼠,让它们缺少这个过敏程序中的某一个步骤(没有IgE、IgE的受主,或是具有这个受主的肥大细胞),如此一来事先接触少量的毒液便没有帮助。这个实验把IgE的反应和保护效果建立起直接的关连。后来科学家用毒性更强烈的山蝰(Russell's viper)进行相同的实验,之前由IgE引发的效应也具有抗毒的功能。

毒素理论如果要在仔细的检验下站得住脚,还得要能解释更多的现象,包括一直受到仔细调控的免疫系统在过敏反应中是如何失控的。不过这是个让人信服的理论,可以解释我们身体对应毒素所产生的反应,特别是毒液中的毒素,而且也和我们对制造毒液动物的认知相符,特别是它们的剧毒真的会影响周遭的动物。

又要到了过敏的季节,过敏反应是怎么一回事?

我们现在或许还没有办法在自己的血液制造对抗毒液的蛋白质或分子,但是我们古老而娇小的祖先(以及其他像小鼠那样被当成猎物的动物)可能已经发展出复杂的免疫反应,目的就只是为了处理毒液这种威胁生命的毒素。如果毒素理论是正确的,那么科学家可能就不需如此费力就能找出具有救命潜质的治疗方式。中毒之后能活下来的秘密也许就在眼前,只是伪装成过敏而已。

无须多说,对于致死性的中毒,我们急需更好的疗法,估计每年有四十万人遭到毒蛇啮咬,十万人因此死亡。其他分泌毒液的动物,包括了蜘蛛、蝎子、水母等,也取人性命—我会在最后一章介绍这些动物。

不过抗毒科学未来一片光明,我们现在发展的许多方向,例如普罗菲特的见解、免疫动物、自我免疫者或抗毒学等,都充满了希望。此外,我们越了解毒素在分子阶层的运作方式,越能发展出对抗毒素的武器,就算是不致命的毒素也一样。毕竟有些毒素虽然不会致人于死,引起的痛苦也要人命。


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